申请/专利权人：北京航空航天大学

申请日：2023-10-07

公开（公告）日：2024-03-26

公开（公告）号：CN117268562B

主分类号：G01J5/60

分类号：G01J5/60;G01J5/48;G01J5/80

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.26#授权;2024.01.09#实质审查的生效;2023.12.22#公开

摘要：本发明涉及一种基于双色测温的瞬时热辐射功率测定方法，包括：通过高速摄像机对拍摄逐渐增大或减小搭建链路输入参数，直至达到图像灰度边界或现象消失的整个过程，得到瞬态目标图像；对瞬态目标图像进行边界识别和阈值切割，得到目标红绿双色图像灰度R、G，以及目标尺寸，根据目标尺寸得到目标辐射区域面积；根据目标红绿双色图像灰度R、G与目标瞬时温度的关系通过双色测温法计算得到目标瞬时温度；根据目标瞬时温度和目标瞬时辐射功率的关系以及目标辐射区域面积计算得到目标瞬时功率。本发明能够针对微秒级、纳秒级瞬时温度变化进行标定，完成对瞬态目标辐射功率的有效评估。

主权项：1.一种基于双色测温的瞬时热辐射功率测定方法，其特征在于：所述测定方法包括：通过高速摄像机对拍摄逐渐增大或减小搭建链路输入参数，直至达到图像灰度边界或现象消失的整个过程，得到瞬态目标图像；对瞬态目标图像进行边界识别和阈值切割，得到目标红绿双色图像灰度R、G，以及目标尺寸，根据目标尺寸得到目标辐射区域面积S；根据目标红绿双色图像灰度R、G与目标瞬时温度的关系通过双色测温法计算得到目标瞬时温度T；根据目标瞬时温度T和目标瞬时辐射功率的关系以及目标辐射区域面积S计算得到目标瞬时功率Pr；所述根据目标红绿双色图像灰度R、G与目标瞬时温度的关系通过双色测温法计算得到目标瞬时温度T包括：建立目标瞬时温度和图像灰度的关系将目标瞬时温度的测量转换为红绿双色图像灰度比值的测量，根据公式计算得到目标瞬时温度，其中，λr、λg分别为红绿光波长，C2为普朗克常数，kr，kg为比例系数，br，bg为截距系数；所述根据目标瞬时温度T和目标瞬时辐射功率的关系以及目标辐射区域面积S计算得到目标瞬时功率Pr包括：建立目标瞬时辐射功率和瞬时温度关系将目标瞬时辐射功率的测量转换目标瞬时温度的测量，根据公式计算得到目标瞬时辐射功率，其中，S为目标辐射区域面积，ελ,T为人工黑体辐射率，λ为波长，C1、C2为普朗克常数；所述建立目标瞬时温度和图像灰度的关系具体包括：根据CMOS感光相机原理在光圈系数固定曝光时间不固定时，三色灰度和可见光波段下的辐射亮度关系为R＝krLλr,Tt+br；G＝kgLλg,Tt+bg；B＝kbLλb,Tt+bb，其中，R、G、B分别为红绿蓝三色光灰度值，kr、kg、kb为比例系数，br，bg，bb分别为截距系数，t为曝光时间，F为光圈系数，Lλr,T,Lλg,T,Lλb,T分别为三色辐射亮度；单位球面角下三色光辐射亮度分别为和针对高温目标，选择将红绿色辐射亮度Lλr,T，Lλg,T作比得到辐射亮度比值与温度的关系由于高温目标辐射成分是辐射光谱连续的固体颗粒，因此将目标当作灰体处理，则ελr,T＝ελg,T，此时根据可将目标瞬时温度公式转换为通过获得目标红色与绿色灰度值即可计算得到目标瞬时温度；所述建立目标瞬时辐射功率和瞬时温度关系具体包括：在瞬态过程中目标热辐射波长λ与温度T的乘积远小于普朗克常数C2，则根据普朗克定律将普朗克公式简化为维恩公式Mλ,T为单色辐射出射度，C1、C2为普朗克常数；根据斯蒂芬-玻尔兹曼定律通过对普朗克定律在全波长上积分得到σ＝5.67×10-8Wm2K4，则通过某点温度进而得出该点辐射出射度；根据辐射学概念，单位球面度的辐射亮度Lλ和辐射出射度Mλ数值相等，则单位球面角下单色光辐射亮度Lλ,T为ελ,T为人工黑体辐射率，对于特征尺度为r的目标区域，辐射强度和辐射亮度的关系为I＝Lλ,Tr2，其中，Lλ,T与MB数值相等；则根据几何关系，球面整体包含4π个单位球面度，则总辐射功率为Pr＝4πI＝4πr2Lλ,T，其中，4πr2即为目标辐射面面积S，因此瞬时辐射功率Pr与温度T关系可表示为

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百度查询： 北京航空航天大学 一种基于双色测温的瞬时热辐射功率测定方法

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